Określanie niektórych hydrogeologicznych parametrów warstw wodonośnych na podstawie badań elektrooporowych

S U M M A R Y Р Е З Ю М Е

In the course of engineering-geological works connec-ted with a certain investment undertaking, i.e., the con-struction of „Łazienkowska" bridge route in Warsaw, a large number of laboratory determinations of physico-mechanical soil properties were made. On the whole, about 1,000 samples of soils were taken. About 350 detailed analyses were performed under laboratory conditions and in accordance with the provisions of actual Polish norms, being made of the equipment of the Geotechnical Labora-tory of the Warsaw Offices of Land- and Aerial Transport Studies and Designing, produced by the research instru-mentation works in Cracow. A vast amount of laboratory determinations enabled to find interdependences between lithology and genesis of soils, on the one hand, and their physico-mechanical parameters on the other hand. It fol-lows from the lithostratigraphical profile obtained (cf. Przeg. geol., No. 2-1972) that 6 basic genetic groups may be distinguished in the soil substratum of the bridge route. These groups may be further divided into lithological sub-groups, and these — into elementary units, in accordance with the classification scheme of the Polish Norm PN-54/B--02480. In the present paper, 3 genetic groups of soils, i.e., cohesive clays, boulder clays, and stagnant lake clays are characterized. Во время инженерно-геологических изысканий, свя-занных со строительством новой артерии в Варшаве, был накоплен богатый материал, охватывающий ла-бораторные определения физико-механических свой-ств грунтов. В общем было взято около 1000 образцов. Произведено 350 детальных анализов, согласно со-временным польским нормам, с помощью аппаратуры Завода научной аппаратуры в Кракове, находящейся в оснащении Геотехнической лаборатории Варшав-ского проектного бюро дорожного и авиационного транспорта. Большое число лабораторных определе-ний дало возможность выявления.закономерных связей между литологическим составом и генезисом грунтов, с одной стороны, и физико-механическими свойствами грунтов, с другой. В составленном литолого-стратиграфическом про-филе грунтов, залегающих в основании артерии, раз-личается 6 основных генетических групп грунтов, которые подразделяются на литологические подгруп-пы, состоящие, в свою очередь, из элементарных ти-пов, соответствующих классификационной схеме поль-ской нормы PN-54/B-02480. В настоящей работе рас-сматриваются три генетических группы грунтов: связ-ные глины, валунсвяз-ные глины и озерсвяз-ные илы. B O G U S Ł A W KAZIMIERSKI. R Y S Z A R D R Y Ż A K

Uniwersytet Warszawski, „Hydrogeo" Warszawa

OKREŚLANIE NIEKTÓRYCH HYDROGEOLOGICZNYCH

PARAMETRÓW WARSTW WODONOŚNYCH NA PODSTAWIE BADAŃ

ELEKTROOPOROWYCH

UKD 556.332:550.837.31

Autorzy podjęli próbę usystematyzowania i podsumo-wania wyników dotychczasowych badań nad stosowaniem metody geoelektrycznych sondowań elektrooporowych GSE dla określania podstawowych parametrów hydrogeo-logicznych zawodnionych skał sypkich. Na podstawie zgro-madzonego materiału teoretycznego i praktycznego auto-rzy proponują odpowiednią metodykę badań geofizycznych pod kątem ich pełniejszego zastosowania w hydrogeologii i geologii inżynierskiej. Praktyczne zastosowanie metody przedstawiono na przykładzie badań elektrooporowych wykonanych przez Pracownię Badań Geofizycznych „Hy-drogeo" dla stopnia wodnego na Wiśle pod Wyszogrodem.

Autorzy pragną zainteresować proponowaną metodą geologów i geofizyków zajmujących się badaniami w hydro-geologii i hydro-geologii inżynierskiej, w związku z czym uważali za celowe (dla uzyskania pełnego obrazu) przedstawienie niektórych podstawowych pojęć i definicji dotyczących hydrogeologicznych i elektrycznych własności skał.

HYDROGEOLOGICZNE WŁASNOŚCI SKAŁ

Skałami wodonośnymi nazywamy skały posiadające zdolność gromadzenia, przewodzenia i oddawania wody. Zdolność przewodzenia wody mają skały, w których pory, szczeliny, kawerny itp. tworzą połączony system o

wymia-rach umożliwiających przepływ wody w wyniku różnicy ciśnień hydrostatycznych. Podstawowymi parametrami hy-drogeologicznymi skał sypkich, określanych w większości badań, są: porowatość, porowatość efektywna I odsączal-ność oraz współczynnik filtracji.

Porowatość n jest to własność skał wynikająca z istnienia porów międzyziarnowych (w przypadku skał sypkich). Zależy ona od kształtu i ułożenia ziarn oraz stopnia jedno-rodności uziarnienia, natomiast wielkość samych ziarn nie ma wpływu na wartość porowatości. Sypkie utwory wodo-nośne zbudowane są z ziarn o niejednakowej wielkości i kształcie oraz różnym sposobie ułożenia; powiązanie

po-A

\

i ? С л\ byr-m \ i

\

\ \ \ \ m < \ _{4 я} \ \ 50 30 « 30 п[%1 "ИЗ "M Ryc. 1. Zależność parametru porowatości Pp od porowatości n A — dla skał o jednorodnej strukturze zbudowanych z ziarn kuli-stych jednakowej wielkości (wg Dachnowa), В — dla piasków i piaskowców z uwzględnieniem współczynnika cementacji (wg Archie'go), С — dla utworów żwirowo-piaszczystych (wg

Aran-delovica).

Fig. 1. Dependence of porosity parameter, Pp, on porosity, n A — rocks of homogeneous structure, built of spherical grains of uniform size (after Dachnow), В — sands and sandstones, ce-mentation coefficient taken into account (after Archie), С —

gra-vel-sandy deposits (after Arandelovic).

B' Ю

2 t b в Ю SO 4 0 6 0 8

Ryc. 2. Zależność parametru porowatości Pp od współczynnika

filtracji к

А — dla słabo scementowanych piaskowców (wg Archie'go dla piaskowców Gulf Coast), В — dla utworów żwirowo-piaszczystych

(wg Arandelovica dla utworów tarasu Dunaju).

Fig. 2. Dependence of porosity parameter, Pp, on filtration

coefficient, к

A — weakly cemented sandstones (Gulf Coast sandstones, after Archie), В — gravel-sandy deposits (Danube terrace deposits,

after Arandelovic).

rów i pustek nie jest podporządkowane żadnej ogólnej pra-widłowości. Część porów biorąca czynny udział w przepły-wie wody podziemnej nosi nazwę porowatości efektywnej

ne i jest dynamiczną cechą środowiska wodonośnego. Jej

miarą jest współczynnik porowatości efektywnej. Zdolność środowiska wodnego do oddawania wody określa współ-czynnik odsączał ności ц.

Jedną z najistotniejszych własności skał jest ich zdolność do przewodzenia wody. Miarą wodoprzepuszczalności skał jest współczynnik filtracji к określający (zgodnie z liniowym prawem filtracji Darcy'ego) zależność między spadkiem hydraulicznym a prędkością filtracji wody podziemnej. Zależny jest on od własności ośrodka filtrującego oraz fi-zycznych własności cieczy filtrującej. Współczynnik filtracji sypkich utworów wodonośnych określa się na ogół na podstawie wyników badań polowych, laboratoryjnych lub ze wzorów empirycznych.

ELEKTRYCZNE WŁASNOŚCI SKAŁ I ICH ZALEŻNOŚĆ OD NIEKTÓRYCH PARAMETRÓW HYDROGEOLOGICZNYCH

Ogólnie opór właściwy skały zależy od oporu jej szkie-letu mineralnego i oporu zawartych w niej cieczy. Dla wo-donośnych utworów żwirowo-piaszczystych szkielet mi-neralny tworzą przeważnie kwarc i skalenie, praktycznie nie przewodzące prądu elektrycznego. W związku z tym 0 oporze warstwy wodonośnej decyduje opór wypełniają-cej ją wody oraz jej procentowa zawartość w skale. Opór właściwy wody zależy również od składu chemicznego roz-puszczonych w niej soli, ich stężenia oraz od temperatury. W wodach podziemnych pierwszego poziomu skład che-miczny zmienią się zwykle w niewielkim stopniu. Najczęś-ciej są to wody zawierające rozpuszczone węglany, chlorki 1 siarczany, głównie wapnia i magnezu. Większym zmianom może ulegać stężenie tych soli w wodzie. Można przyjąć, iż ogólna mineralizacja podziemnych wód czwartorzędo-wych zmienia się od kilkudziesięciu do kilkuset miligramów na litr. Istnieje szereg przybliżonych sposobów oznaczania oporu elektrycznego wody z danych analizy chemicznej

(Worobiew 1963). Najczęściej stosowany jest wzór (11):

M = C K mg/l [1]

gdzie: M — ogólna mineralizacja wody, с — współczynnik liczbowy, к — przewodnictwo elektryczne.

Przy korzystaniu z tego wzoru zakłada się, że oporność elektryczna wody jest taka, jaką miałby roztwór NaCI o równoważnej mineralizacji. Określanie oporu wody na podstawie chemicznej analizy próby wody jest mało dok-ładne, zwłaszcza dla wód o podwyższonej mineralizacji przy niewielkiej zawartości chlorków. W związku z tym należy dążyć do określania oporu wody poprzez bezpośrednie pomiary rezistiwimetrem w otworach lub kondukto-metryczne pomiary pobranych próbek wody. Ten ostatni sposób jest najprostszy i wystarczająco dokładny.

Przewodność elektryczna wody zmienia się zależnie od temperatury. Dla wód czwartorzędowych pierwszego po-ziomu przyjmuje się za średnią temperaturę -f10°C i wszystkie pomiary należy sprowadzać do tej temperatury. Do tego celu wykorzystuje się odpowiednie nomogramy ( 1 2 ) .

Opór skały zależy również od procentowej zawartości elektrolitu. Stwierdzono ogólnie, iż zawartość elektroli-tu w skale (w tym przypadku wody w sypkich utworach przepuszczalnych) zależy od porowatości tych utworów. Stosunek oporu zawodnionej skały (warstwy wodonośnej) pws do oporu zawartych w niej cieczy (wody) pw w teorii elektrokarotażu nazywa się parametrem porowatości Pp

( W literaturze radzieckiej parametr ten no si nazwę względnej oporności „otnositielnoje soprotiwlenije", zaś w zachodniej współczynnika formacji „formation factor"). Parametr porowatości, jedna z podstawowych wielkości w geofizyce wiertniczej, jest charakterystycznym wskaźni-kiem własności skały. Jak wykazały badania (3,10, 2) zależy on głównie od porowatości, ale również od jednorodności uziarnienia, tekstury oraz stopnia zawodnienia.

ю-* 2 <t 6 a <0-3 2 4 e в Ю-г г к 6 в Ю-' 2 в *

Ryc. 3. Wyniki badań dla piaszczystych i piaszczysto-żwiro-wych utworów tarasu Wisły (w rejonie Wyszogrodu)

A — zależność parametru porowatości P od współczynnika jed-norodności uziarnienia U, В — zależność parametru porowatości

P od współczynnika filtracji k.

Fig. 3. Results of studies on sandy and sandy-gravel deposits of the Vistula river terrace in Wyszogród area

A — dependence of porosity parametr, P , on coefficient of homo-geneity of granulation, U, В — dependence of porosity parametr,

P , on filtration coefficient, k.

Zależność parametru porowatości skały od porowatości nie jest jednoznaczna, w pewnych przypadkach skały o tej samej porowatości mają różne parametry porowatości Pp.

Można to tłumaczyć tym, że na parametr porowatości ma także wpływ wiele innych cżynników powyżej wymienio-nych. Wprowadzenie uzgodnionego współczynnika, obej-mującego te wpływy byłoby pożądane, ale dotychczasowe próby w tym zakresie nie dały przekonywujących wyników. S t w i e r d z o n o jednak, iż w skałach o charakterystycz-nie rozwiniętej jednorodnej porowatości p a r a m e t r porowatości Ppodzwierciedla z całą pewnością

poro-watość skały.

Teoretyczny wzór dla skały o jednakowej strukturze, zbudowanej z ziarn o tej samej wielkości, kulistego kształtu podał Dach now:

_ 1 +0,253 1 -n

PP ~ 1 - 3 ( 1 -0) * [ 3 ]

Wykres tej zależności podano na ryc. 1A.

Dla skał niejednorodnych, z jakimi mamy do czynienia w praktyce, hie jest możliwe ustalenie teoretycznej za-leżności między parametrem porowatości Pp a porowa-tością n. Archie, który prowadził szczególnie dużo badań w tej dziedzinie głównie dla geofizyki naftowej, podał wzór empiryczny ustalający tę zależność w postaci:

Pp= n~m [4]

gdzie: m jest współczynnikiem cementacji skały, zależ-nym od stopnia jej zwięzłości.

Ryc. 1 В przedstawia zależność parametru porowatości od porowatości i współczynnika cementacji m dla różnych skał.

Inne, rzadziej stosowane wzory podające tę zależność, _Q to wzór Dach nowa P„ = — —

" nm

(Q — stała, zależna od stopnia cementacji i rodzaju skały) i Humble'a Pp = 0,62 n~2'15. Współczynnik cementacji rośnie wraz ze stopniem zwięzłości skały. Jak wynika z analiz przeprowadzonych przez Archie'go dla piasków i

piaskow-Ryc. 4. Szkic sytuacyjny rejonu badań

1 — otwory wiertnicze, 2 — ciągi sondowań elektrooporowych.

Fig. 4. Sketch of the area studied.

1 — boreholes, 2 — electric resistance survey profiles.

ców może on zmieniać się od 1,3 do 2,2; w badaniach Arandelovica dla utworów żwirowo-piaszczystych wyniósł on 1,1 (ryc. 1С).

Oprócz badań mających na celu ustalenie zależności między parametrami porowatości a porowatością prowa-dzono również próby znalezienia podobnych zależności między parametrem porowatości ą wodoprzepuszczalnością skał. Zagadnienie to jest jednak bardziej skomplikowane, ponieważ przepuszczalność skał zależy od wielu (często trudnych do określenia) czynników m.in. od: porowatości, porowatości efektywnej, stopnia wysortowania materiału, dyspersji, tekstury porów, domieszek ilastych i gliniastych. Jak dotychczas nie istnieje przekonywujące teoretyczne

rozwiązanie tego problemu. Istnieją wprawdzie podane przez Thiele'go (14) i Fritscha (7) ogólne zależności między oporem warstwy wodonośnej a jej parametrami hydrogeo-logicznymi w postaci funkcji p = C-logx

gdzie: p — oporność właściwa warstwy wodonośnej, с — stała lub frakcja zależna od geologicznych i

fi-zycznych warunków określających dany obszar,

x _{— określony parametr charakterystyczny dla}

war-stwy wodonośnej (może to być współczynnik filtracji k, średnica miarodajna dc itp.).

Zależności te ustalono na podstawie analogii między przepływem prądu elektrycznego a przepływem wody w polu filtracyjnym. Analogie takie istnieją i są wykorzysty-wane w metodach modelowania AEHD. Jednak w świetle wyników badań Archie'go, Morozowa, Arandelovica i in. bezpośrednie stosowanie tych analogii dla ustalenia zależ-ności między parametrami hydrogeologicznymi a oporem elektrycznym warstwy wodonośnej jest nieuzasadnione, zwłaszcza że nie uwzględniają one tak istotnych parametrów jak oporność samej wody i jej procentowa zawartość w skale.

Na podstawie prowadzonych badań : Archie'go dla słabo scementowanych piaskowców, Morozowa dla piaskowców i piasków oraz Arandelovica dla utworów żwirowo-piasz-czystych ustalono empiryczne zależności między paramet-rem porowatości Pp a współczynnikiem filtracji k,

charak-terystyczńe dla określonych rodzajów skał i określonych rejonów (ryc. 2). Stwierdzono ogólny związek między pa-rametrem porowatości a przepuszczalnością: i m większa wartość p a r a m e t r u porowatości, t y m mniejsza prze-puszczalność skały.

Istnieje możliwość ustalenia empirycznych zależności między parametrem porowatości a innymi cechami skał, mającymi wpływ na porowatość lub wodoprzepuszczalność. Autorzy ustalili taką empiryczną zależność między para-metrem porowatości Pp a jednorodnością uziarnienia U (U =

= cf^/d,,,) dla tarasowych utworów żwirowo-piaszczystych (ryc. С ЗА).

PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE BADAŃ ELEKTROOPOROWYCH DO WYZNACZENIA NIEKTÓRYCH PARAMETRÓW

HYDROGEOLOGICZNYCH SKAŁ

Dotychczas stosowanie powierzchniowych badań elek-trooporowych w hydrogeologii i geologii inżynierskiej przeważnie ogranicza się do rozwiązywania problemów budowy geologicznej interesujących obszarów. Na pod-stawie wyników tych badań określa się głębokość i charak-ter stropu podłoża nieprzepuszczalnego oraz miąższość utworów przepuszczalnych. Dotychczas notuje się jedynie pojedyncze, sporadyczne próby wykorzystania danych opornościowych do określania parametrów hydrogeolo-gicznych sypkich utworów przepuszczalnych.

Jak wynika z rozważań teoretycznych i przykładów po-wyżej podanych istnieje możliwość łatwego i szybkiego określania tych parametrów na podstawie znajomości oporności elektrycznej utworów zawodnionych i oporności wody podziemnej. Wartość oporu wody można otrzymać z obliczeń na podstawie danych analizy chemicznej, bezpo-średnich pomiarów w otworach lub z pomiarów próbek wody pobieranych z otworów. W związku z faktem, iż skład chemiczny i stężenie soli w wodzie zmienia się równo-miernie otrzymane wartości oporu wody można, poprzez interpolację między poszczególnymi punktami, rozszerzyć na cały interesujący obszar. Oporności utworów wodonoś-nych otrzymać można z interpretacji ilościowej krzywych sondowań geoelektrycznych elektrooporowych SGE (PSE). Podstawową kwestią przy określaniu oporów jest za-gadnienie jednoznaczności otrzymywanych tą drogą danych oporowych. Niejednoznaczność otrzymywanych praktycz-nie danych wynika już z teoretycznych ograniczeń metody, takich jak: warunek horyzontalnego ułożenia warstw, za-sada ekwiwalencji, zjawisko utajenia warstw, zmniejszanie się rozdzielczości oraz ze wzrostem głębokości zasięgu, zjawisko anizotropii. W związku z tym stosowanie metody ogranicza się do obszarów o stosunkowo prostej budowie geologicznej, bez większych zaburzeń tektonicznych.

Badaniami elektrooporowymi można dokładnie rozpoz-nawać warstwy wodonośne o wyraźnym kontraście opo-rowym w stosunku do nadkładu i podłoża, miąższości rzędu co najmniej miąższości nadkładu, bez wyraźnych przewar-stwień nieprzepuszczalnych, przy niewielkich nachyleniach stropu i spągu warstwy, bocznie jednorodnych. Dodatko-wym warunkiem jest brak ostrych kontrastów oporowych utworów powierzchniowych, które mogą wpływać na charakter krzywych geoelektrycznych (1).

Dla warstw wodonośnych spełniających te warunki interpretacja ilościowa krzywych sondowań elektroopo-rowych za pomocą wielowarstwowych krzywych teore-tycznych daje wartości oporów wystarczająco dokładne, aby traktować je jako materiał wyjściowy do dalszych in-terpretacji hydrogeologicznych. Dla rejonów o bardziej skomplikowanej budowie geologicznej dokładność inter-pretacji geofizycznej można zwiększyć przez stosowanie nowych rozwiązań metodycznych (sondowania w układzie

różnicowym) i nowoczesnych technik interpretacyjnych (transformowanie krzywych w układ różnicowy, kontrola wyników na maszynach cyfrowych). Ogólnie można przy-jąć, iż metodą sondowań elektrooporowych dają się dok-ładnie rozpoznawać utwory przepuszczalne w dolinach i pradolinach rzecznych, które w większości spełniają wa-runki stosowalności metody.

Autorzy przeprowadzili próbę potwierdzenia rozważań teoretycznych i praktycznych wyników innych badaczy, dotyczących zastosowania badań elektrooporowych do określania parametrów hydrogeologicznych utworów wo-donośnych. Materiałem wyjściowym były wyniki badań elektrooporowych i geologicznych wykonanych dla stopnia wodnego na Wiśle w rejonie Wyszogrodu. Obszar badań obejmował taras I zalewowy i część tarasu II, zbudowane głównie z utworów piaszczystych i piaszczysto-żwirowych. Miąższość utworów sypkich, podścielonych iłami pliocenu, wynosiła średnio 15—30 m. Do opracowania wykorzystano dane z 11 otworów wiertniczych i reperowych sondowań elektrooporowych. Rozporządzano następującymi wyni-kami badań hydrogeologicznych: wartości współczynników filtracji określone w aparacie Wiłuna, wyniki analiz

granu-lometrycznych i analiz chemicznych wody.

W związku z brakiem danych dotyczących porowatości obliczono z krzywych granulometrycznych współczynnik jednorodności uziarnienia U = d^ld,^ umożliwiający jakoś-ciowe określenie porowatości skały. Pozwala on również obliczyć wartość współczynnika filtracji к (gdy nie wyzna-czono go metodami polowymi ani laboratoryjnie) wzorami Beyera (к = с• d20, gdzie: с = f,(u) i Hazena (к = cd2 0, gdzie: с = f2(u) dającymi wyniki porównywalne z wartoś-ciami к określonymi z próbnych pompowań (5). Obliczone z analiz chemicznych opory wody różniły się wyraźnie od oporów pomierzonych konduktometrem (8), w związku z czym do dalszych obliczeń przyjęto opory pomierzone. Stwierdzono duże różnice oporów wody dla różnych rejo-nów tarasu zalewowego, zmieniające się od 15 do 90 omm. Opór warstw zawodnionych otrzymano z interpretacji ilościowej krzywych GSE.

Na podstawie tych oporów p„,s i oporu wody pw obli-czono parametr porowatości ze wzoru [2] i sporządzono w skali bilogarytmicznej wykresy funkcji Pp = f (к() i Pp = f (u) ustalające empiryczną zależność między tymi wartościami. Wykresy tych funkcji przedstawia ryc. 3. Jak widać istnieją wyraźne zależności pomiędzy parametrem porowatości a jednorodnością uziarnienia oraz parametrem porowatości a współczynnikiem filtracji. Wprawdzie dysponowano nie-wielką ilością punktów pomiarowych, jednak otrzymane wyniki potwierdzają wnioski wynikające z wcześniej przy-toczonych badań. W sumie pozwala to na pozytywną ocenę geofizycznej metody określania i prognozowania hydrogeo-logicznych własności skał wodonośnych.

Przy wykonywaniu badań geoelektrycznych dla hydro-geologii i hydro-geologii inżynierskiej istotne jest właściwe usytu-owanie tych badań w kompleksie prac geologicznych uw-zględniających również badania niezbędne dla pełnego wykorzystania danych elektrooporowych.

PROPONOWANA METODYKA BADAŃ GEOFIZYCZNYCH

Dotychczas wykonywane badania geoelektryczne służą głównie do rozpoznania budowy geologicznej. Ich wyko-rzystanie ogranicza się do wstępnego określenia miąższości utworów przepuszczalnych oraz charakteru morfologii

nieprzepuszczalnego

pod~ota.

Specjalistyczne badania

geo-logiczne. wykonane w otworach.

(najcz~Sciej

lokalizowa-nych na podstawie rozpoznania geofizycznego) nie

uwzgl~d­ niaj~

danych elektrooporowych rozpatrywanego rejonu.

Poniewai z danych tych moina wyznaczyc przybliione

war-tOSci wielu parametrow istotnych dla rozpoznania

hydro-geologicznego i iniyniersko-hydro-geologicznego proponuje

si~

nast~puj~ce

prowadzenie badan elektrooporowych i

zwi~­

zanych z nimi prac geologicznych:

I etap -

wykonanie sondowan rozpoznawczych.

Za-g~szczenie

punktow pomiarowychw rejonach

0

bardziej

skomplikowanej budowie geologicznej. Interpretacja na

podstawie

istniej~cych materia~ow

archiwalnych i wiercen

reperowych.

'

11 etap -

wykonanie wiercen zlokalizowanych na

pod-stawie geofizycznego rozpoznania rejonu. Specjalistyczne

badania geologiczne

uwzgl~dniaj~ce:

pomiar wspokzynnika

filtracji metodami polowymi. pobranie probek gruntu do

badan laboratoryjnych (wspokzynnik filtracji

k.

porowa-tosc. analiza granulometryczna). pobranie probek wody do

pomiaru opornoSci i wykonania analizy chemicznej.

Wyko-nanie

niezb~dnych

dodatkowych sondowan

elektroopo-rowych.

III etap -

reinterpretacja

ca~osci

materiafu

geoelek-trycznego pod

k~tem

uscislenia wy'nikow

dotycz~cych

roz-poznania budowy geologicznej i ich wykorzystania do

okreslenia hydrogeologicznych i iniyniersko-geologicznych

w~asciwosci

skat

WNIOSKI

1. Badania elektrooporowe wraz z badaniami

geolo-gicznymi

pozwalaj~

na okreslenie i prognozowanie

niekto-rych wfasnosci hydrogeologicznych i

iniyniersko-geolo-gicznych sypkich utworow wodonosnych na duiych obsza- .

rach z

zadawalaj~c~ dokfadnosci~.

Na ich podstawie moina

sporz~dzac

mapy takich parametrow. jak: mapa

wspokzyn-nika filtracji

k.

mapa porowatoSci itp. Znajomosc

gf~bo­

kOSci zalegania stropu

pod~oia

nieprzepuszczalnego (z

da-nych elektrooporowych) oraz wartosci wspokzynnika

filtracji

k

pozwala na okreslenie wartOSci przewodnictwa

wodnego T. W przypadku niekompletnych danych z badan

laboratoryjnych (np. braku wspokzynnika porowatoSci)

moina

t~ drog~. maj~c

dane z analizy granulometrycznej

wyznaczye wspokzynnik jednorodnosci uziarnienia

b~d~cy

jakosciowym wskainikiem porowatosci skafy.

2. Warunkiem

pe~nego

wykorzystania metody

elektro-oporowej w badaniach hydrogeologicznych i

iniyniersko-geologicznych jest ich wfaSciwe ukierunkowanie w

pro-jekcie badan geologicznych. zgodnie z proponowan"

me-todyk",.

Niezb~dna

do pefnego wykorzystania danych

elektrooporowych reinterpretacja wynikow badan

po-winna bye

uwzgl~dniona

w cenniku prac geofizycznych.

LITERATURA

1. A I fan

0

A. -

The influence of surface formations

on the apparent resistivity values in electrical

prospect-ing. Geoph. Prospectprospect-ing. 1960. No. 4; 1961. No. 2.

2. A ran del

0

vie D. -

Pokusaj odredivanja

poroz-nosti i propustlijvosti vodonosnih

Sljunk~vitopes­

kovitih sedimenta primenom geofizickih metoda. Vesn.

Primeni. Geof. Ser. C. Beograd.1969/70.

3. Arc hie G. E. - .Introduction to petrophysic of

re-servoir rocks. BAAPG. 1950. No 5.

4. B hat t a c h a r gaP. K.. Pat raM. P. -

Direct

current geoelectric sounding. Elsevier Publ. Co.

Am-sterdam. 1968.

5. B i a f a s Z.. K I e c z k

0

w ski A. S. -

0

przydat-nosci niektorych wzorow empirycznych dla okreslenia

wspokzynnika filtracji

k.

Arch. Hydrotech. 1970. z. 3.

6. D a ch now W. N. -

Elektriczeskaja razwiedka

nieftiannych i gazowych miestoroidiieni.

Gostoptiechi-zdat. Moskwa. 1954.

7. F r its c h V. -

Geoelektrische

Baugrund-Untersu-chung. Verlag Fur Bauwesen. Berlin.

1960.

8. K a z i m i e r ski B. -

Rozkfad wspokzynnika

fiI-tracji w powierzchniowych utworach tarasowych Wisfy

mi~dzy

Wyszogrodem a Kromnowem. Arch. IHiGI

UW. Warszawa.

1970.

9. M i s i e w i c z A .• D z i e w i e r z

J. -

Dokumen-tacja geologiczno-iniynierska dla projektu

wst~pnego

stopnia wodnego w Wyszogrodzie. Arch. "Hydrogeo".

Warszawa. 1966.

10. Mo r

0

z

0

w G. S. -

Mietodika opriedielenija

po-ristosti. pronicajemosti i udielnoj powierchnosti

wo-donosnych porod' po dannym elektrlczeskogo karotaia.

Prikt. Gieofiz. 1958. wyp. 19.

11. P a z d r

0

Z. -

Hydrogeologia ogolna. Wyd.' Geol..

1964.

12. Pie waS. -

Elektryczne

w~asnoSci

skat Zarys

geo-fizyki stosowanej .. Ibidem. 1972.

13. P

0

r a d n i k hydrogeologa. Ibidem. 1971.

14. T hie I e H.-Geoelektrik in der Wassererschlissung.

Theil I. 11. Essen. 1952.

15. S z y m a n k

0

J. -

Proba okreslenia wspokzynnika

wodoprzepuszczalnosci

ska~

sypkich na podstawie

war-tosci opornoSci wfasciwej interpretowanej z krzywych

sondowan elektrycznych. Prz. geol. 1966. n r 1.

-

.

16. Van D a m

J.

C .• Me u le n k a m p

J. J. -

Some

results of the geoelectrical resistivity method in ground

water investigations in the Netherlands. Geoph.

Prospecting. 1967. No 1.

SUMMARY

The paper makes an attempt to systematize and to

recapitulate results on studies on the application of electric

resistance survey method in determinations of

hydrogeo-logical parameters of water-bearing non-cohesive deposits.

Results obtained previously by Archie. Morozov. and

. Arandelovic. and recently by the present authors were

utilized in the analysis. The method appeared advantageous

in forecasting hydrogeoJogical properties of rocks from

valleys and buried river valleys. Some suggestions

concern-ing possible improvements of methodology of the studies.

which may result in more complete utilization of electric

resistance survey data are given.

Р Е З Ю М Е В статье производится попытка систематизации и обобщения всех имеющихся данных по работам методом электросопротивления для целей определе-ния гидрогеологических параметров рыхлых водо-носных пород. Используются итоги работ Архи, Моро-зова и Аранделовича, а также собственные наблюде-ния в районе Вышогрода. Обосновывается пригод-ность этого метода для прогнозирования гидрогеоло-гических свойств пород в районах современных и ис-копаемых речных долин. Предлагается соответствую-щая методика работ, обеспечиваюсоответствую-щая полное исполь-зование данных исследований методом электросопро-тивления.

GEOLOGIA

^ G f a n i c ą

T E O D O R S Z T U K Politechnika Wrocławska

WYNIKI BADAN WIEKU SKAŁ ZALICZONYCH

DO PERMU Z OKOLIC DZUN-DŻIRGAŁANGTU-NURU

W lecie 1963 r. autor uczestniczył w Polskiej Ekspedycji Geologicznej w Mongolii. Celem jej było opracowanie mapy geologicznej badanego obszaru o powierzchni 10 000 km2, obejmującego S W częśc Kotliny Wielkich Jezior i pół-nocne zbocza Ałtaju Mongolskiego. Masyw górski Dzun-Dżirgałangtu-nuru stanowi odnogę Ałtąju Mongolskiego wkraczającą w obszar Kotliny Wielkich Jezior. W obrzeże-niu tego masywu, po jego S W i NE stronie stwierdzono skały osadowe pochodzenia lądowego, których miąższość przekracza 1900 m. Skały te znane są w literaturze (1) jako utwory jurajskie, jednak ich pozycja stratygraficzna, wy-kształcenie litologiczne, jak i występujące w nich szczątki flory kopalnej wzbudziły u autora wątpliwość, co do wieku tych skał. Materiał florystyczny, zebrany przez autora wskazuje raczej na pochodzenie z okresu permskiego, a pogląd swój, przedstawił w publikacji (2). Po wydrukowa-niu tej pracy autor otrzymał wyniki badań palinologicznych, opracowane przez T. Górecką z Instytutu Górniczego Po-litechniki Wrocławskiej, które nie określają właściwie wieku badanych skał. Zachowane i wypreparowane szczątki roślin, to prawdopodobnie sporoformy roślin wodnych. Jednak autorzy sądzą, że opublikowanie wyników jest

ce-lowe, może się ono okazać pomocne przy dalszych bada-niach wieku tej interesującej grupy skał osadowych obrze-żenia Dżirgałangtu.

OSADY PERMSKIE I ICH STOSUNEK DO SKAŁ OŚCIENNYCH

Masyw górski Dżirgałangtu stanowi odgałęzienie Ałtaju Mongolskiego, wkraczające w obręb Kotliny Wielkich Jezior. Wspomniany masyw górski przedstawia formę zrębu ograniczonego od E i W uskokami, należącymi do systemu potężnego uskoku regionalnego, znanego w litera-turze /ako „rozłam" dżaganszybetyński. Masyw ten budują

UKD 551.736.022:551.243:553.94/.96(517.3-15)

skały diabazowe z przewarstwieniami brekcji i konglome-ratów o lepiszczu tufitowym, ku górze pojawiają się prze-warstwienia łupków krzemionkowych i wapieni zalicza-nych podobnie jak diabazy do środkowego kambru. Skały te są sfałdowane i częściowo zmetamorfizowane.

W środkowej części masywu Dżirgałangtu odsłaniają się granity waryscyjskie, przebijające serie skalne środkowego kambru. łntersekcja utworów kambryjskich oraz plutonu granitowego świadczy o daleko posuniętej erozji. Na takim sfałdowanym i zerodowanym podłożu leżą osady permu, które zachowały się jedynie w rowach tektonicznych. Naj-większe wystąpienia tych skał, a zarazem najpełniejszy ich profil, stwierdzono w rowie tektonicznym występującym po zachodniej stronie Dżirgałangtu. Utwory permu tworzą tam formę synkliny, której wschodnie skrzydło odsłania się na zachodnich zboczach Dżirgałangtu, a skrzydło za-chodnie, wydźwignięte na uskoku, buduje kuestę o prze-biegu NS (ryc. 1). Kompleks skał osadowych permu (?) osiąga miąższość 1910 m. Partie spągowe budują fanglo-meraty o miąższości do 10 m, z otoczakami do 2 m śred-nicy. Nad nim zalega seria zlepieńców gruboziarnistych, niesortowanych, z soczewami piaskowców o miąższości 500 m, których udział wzrasta ku górze. Około 5 0 % oto-czaków w zlepieńcach i fanglomeratach, to granitoidy i gnejsy pochodzące z Ałtaju Mongolskiego. Na zlepieńcach leży zespół osadów drobniejszych o 1200 m miąższości, spośród których autor wydzielił: serię piaskowcową dolną o miąższości 430 m i serię łupkowo-piaskowcową o miąż-szości 760 m. W stropie tej ostatniej występuje seria węglo-nośna o miąższości 70 m. Są to piaskowce przeławicane łupkami ilastymi, zawierającymi wkładki węgla (o stopniu uwęglenia na pograniczu węgli brunatnych i kamiennych). Kompleks osadów permskich zamyka górna seria piaskow-cowa o miąższości 140 m, zbudowana z piaskowców arko-zowych z nielicznymi wkładkami łupków ilastych.